Le bisphénol A (BPA), ubiquitaire dans l'environnement, est reconnu comme étant un perturbateur endocrinien (PE). La forte réactivité du BPA avec le chlore entraine la formation de dérivés chlorés du BPA (ClxBPA), possédant une activité perturbatrice endocrinienne supérieure au BPA. En santé environnementale, l'évaluation du risque chez l'homme implique notamment la mise en place d'études de biomonitoring et de toxicocinétique nécessitant l'analyse des micropolluants environnementaux dans les milieux biologiques.Afin d'estimer l'exposition des populations au BPA et ClxBPA, une méthode d'analyse par LC-MS/MS du BPA et des ClxBPA non conjugués a été validée dans l'urine. Cette méthode a ensuite été modifiée afin d'améliorer la rapidité et la sensibilité du dosage, et a été appliquée à la mesure de l'exposition aux PE dans une cohorte de femmes enceintes.L'étude de la toxicocinétique du BPA montre la formation de dérivés conjugués, éliminés par voie urinaire. Classiquement, pour la mesure des dérivés conjugués, des méthodes indirectes utilisant la déconjugaison enzymatique sont proposées. Dans ce cadre, nous avons développé une méthode originale permettant de valider l'efficacité de la déconjugaison. Si la mesure indirecte des métabolites après déconjugaison semble plus aisée, il reste néanmoins plus rationnel de doser directement l'analyte recherché. C'est pourquoi, après synthèse des substances étalons, nous avons pu développer, pour la 1ère fois, une méthode de dosage des dérivés glucuronides et sulfates du BPA et du Cl2BPA dans l'urine.Ce travail propose, à travers notamment le développement de méthodes d'analyse, des outils fiables pour la mesure de l'exposition aux PE. / Bisphenol A (BPA), a well-known endocrine disruptor (ED), is ubiquitously found in the environment. The high reactivity of BPA with chlorine results in the formation of chlorinated derivatives of BPA (ClxBPA), having a higher endocrine disrupting activity than BPA. In the field of environmental health sciences, human risk assessment implies, in particular, to perform biomonitoring and toxicokinetic studies requiring the analysis of environmental micropollutants in biological matrices. To estimate population exposure to BPA and ClxBPA, a LC-MS/MS method to assay BPA and ClxBPA was validated in urine. This method was then modified to improve the speed and sensitivity of the assay, and was applied to the measurement of ED exposure in a cohort of pregnant women.Toxicokinetic studies of BPA report the formation of conjugates, excreted in urine. Conventionally, for the measurement of conjugated derivatives, indirect methods using enzymatic deconjugation are proposed. In this context, we have developed an original method for validating the deconjugation efficiency.If the indirect measurement of metabolites after deconjugation appears easier, it is more rationale to assay directly the metabolite. Therefore, after synthesis of analytical standards, we were able to develop, for the first time, a method for assaying glucuronides and sulfates BPA and Cl2BPA derivatives in urine.This work offers, especially through the development of analytical methods, reliable tools for assessing human exposure to ED.

De nombreuses affections chez l’enfant et l’adulte sont associées à une exposition in utero à des perturbateurs endocriniens (PE). Pour réduire cette exposition, des programmes d’éducation pour la santé environnementale périnatale se développent. Ils font évoluer des dimensions psychosociales que sont la perception du risque (PR) et la croyance en l’action de réduction de l’exposition (CAR), mais peu d’entre eux sont évaluésL’étude de recherche interventionnelle PREVED a pour objectif d’évaluer l’efficacité d’un programme d’éducation pour la santé environnementale pour des femmes enceintes, visant à diminuer leur exposition aux PE.Les objectifs de ces travaux métrologiques étaient de développer des outils (i) analytiques et (ii) épidémiologiques en vue d’évaluer l’efficacité du programme. Ainsi, (i) des méthodes analytiques ultrasensibles par LC-MS/MS permettant de doser les fractions non conjuguées de PE dans les urines et le colostrum ont été développées et validés sur des prélèvements recueillis dans le cadre de la cohorte périnatale EDDS; (ii) un questionnaire psychosocial explorant la PR, la CAR et les connaissances des femmes enceintes au moyen de scores a été conçu.Ces travaux s’inscrivent dans une approche interdisciplinaire de santé environnementale. Ils proposent des méthodes analytiques fiables pour mesurer l’exposition aux PE étudiés d’une part, et un questionnaire évaluant connaissances, attitudes et pratiques des femmes enceintes sur la question des PE d’autre part. Ces outils permettront de mesurer l’impact du programme d’éducation pour la santé environnementale périnatale. / Childhood and adulthood diseases are associated to in utero exposure to endocrine disrupting chemicals (EDCs). To reduce this exposure, environmental health education programs dedicated to perinatal period are implemented. These programs change psychosocial dimensions such as risk perception (RP) and belief in the action of exposure reduction (BAR), but few are assessed.The interventional research PREVED study aims to assess efficacy of a perinatal environmental health education program to reduce pregnant women exposure to EDC.The objectives of this work were to develop analytical (i) and (ii) epidemiological tools to evaluate the efficacy of the program. Thus, (i) ultrasensitive LC-MS/MS analytical methods were developed to determine unconjugated fractions of EDCs in urine and colostrum and validated using samples collected from the EDDS perinatal cohort; (ii) a psychosocial questionnaire exploring RP, BAR and knowledge of pregnant women by means of scores was developed.This work, part of an interdisciplinary approach to environmental health, proposes reliable analytical methods to assess exposure to the studied EDCs on the one hand, and a questionnaire assessing knowledge, attitudes and practices of pregnant women about EDCs on the other hand. The impact of the perinatal environmental health education program will be assessed using these tools.

Les conditions de sécurité sanitaire encadrant les pratiques d'hémodialyse (HD) et d'hémodiafiltration (HDF) n'intègrent pas les risques liés à des micropolluants comme les perturbateurs endocriniens (PE). Les patients dialysés présentent un risque de surexposition au Bisphénol A (BPA), reconnu comme PE, en raison de sa présence dans les dispositifs médicaux utilisés lors de la dialyse et du risque d'accumulation liée à leur état rénal.Nos premiers travaux ont confirmé la présence du BPA dans les dialyseurs et démontré pour la 1ère fois que l'eau utilisée en HD était également une source de contamination importante en BPA, via la production du dialysat. De plus, nous avons mis en évidence dans l'eau de dialyse la présence de dérivés chlorés du BPA (ClxBPA), sous-produits de chloration de l'eau connus pour leur activité œstrogénique supérieure au BPA. Nous avons ensuite montré que l'HDF entrainait un risque d'exposition aux PE plus important que l'HD, via la contamination du liquide de substitution perfusé chez le patient. Ces résultats permettront aux industriels de prendre en compte le risque de contamination à ces PE ainsi qu'aux médecins et pharmaciens impliqués dans la prise en charge des patients dialysés.Peu de données sont disponibles concernant l'impact clinique d'une telle exposition chez le patient dialysé et aucune étude n'a intégré le risque lié aux ClxBPA. C’est pourquoi, nous avons développé des biomarqueurs d'exposition en mettant au point des méthodes de dosage ultrasensibles du BPA et des ClxBPA dans les urines et le plasma. Ces biomarqueurs permettront d'étudier l'impact des différentes techniques de dialyse sur l'exposition des patients à ces PE. / The health safety conditions for the practice of hemodialysis (HD) and hemodiafiltration (HDF) do not integrate the risks associated with micropollutants such as endocrine disruptors (ED). Dialysed patients are at risk of overexposure to Bisphenol A (BPA), a well-recognized ED, due to its occurrence in medical devices used during dialysis and to the risk of accumulation due to their renal impairment.In a first step we have confirmed BPA contamination in dialyzers and demonstrated, for the first time, that the water used in HD was a significant source of BPA contamination, via dialysate production. Furthermore, we highlighted the presence of chlorinated derivatives of BPA (ClxBPA), by-products of water chlorination known to have higher oestrogenic activity than BPA, in dialysis water. Then, We have demonstrated that HDF leads to a higher risk of exposure to ED than HD, via the contamination of the liquid of substitution perfused in patient. These results will allow manufacturers to take into account the risk of contamination to these ED as well as physicians and pharmacists involved in patient care.Very few data are available regarding the clinical impact of such exposition on dialysed patient and no study has included the risk arising from ClxBPA. Therefore, we have performed exposure biomarkers using ultra-sensitive analytical methods to determine BPA and ClxBPA concentration in urine and plasma. These biomarkers will allow studying the impact of different dialysis techniques on patient exposure to these ED.

Cotutelle Québec-France. J'ai effectué une cotutelle de thèse entre l'Université de Montréal (Québec) et l'Université de Poitiers (France). / Les dérivés chlorés du Bisphénol A (ClxBPA) sont des polluants émergents qui possèdent des effets perturbateurs endocriniens. Lors du traitement de l’eau potable par chloration, le Bisphénol A (BPA) présent dans l’environnement peut réagir avec les molécules de chlore pour former des dérivés chlorés (ClBPA, Cl2BPA, Cl3BPA et Cl4BPA) ou ClxBPA. Ils sont présents dans divers milieux aquatiques tels que eaux usées et l’eau potable. Ces polluants émergents ont également été retrouvés chez l’humain, dans l’urine, le colostrum et le tissu placentaire. Dans une étude transversale, la présence de concentrations urinaires élevées de ClxBPA chez l’humain a été positivement associée au diabète de type 2. Les ClxBPA ont aussi été associés à l’obésité et à l’infarctus du myocarde. Dans la littérature, il n’existait que très peu de données sur la toxicocinétique des ClxBPA chez l’animal ou chez l’humain. Cette recherche doctorale vise à évaluer le risque lié à ces polluants émergents en déterminant les constantes métaboliques des ClxBPA, puis en élaborant une méthode analytique des métabolites du 3,3’-Cl2BPA par HPLC-MS/MS pour finalement valider un modèle pharmacocinétique à base physiologique (PBPK) chez l’animal. Dans un premier temps, les constantes métaboliques (Km, Vmax et la clairance intrinsèque) ont été déterminées à l’aide d’expérience in vitro avec des hépatocytes de rats et d’humain. Les essais ont révélé que les constantes métaboliques des ClxBPA peuvent varier considérablement en fonction des substances et des espèces. Ces expériences in vitro ont montré que la chloration avait un impact sur la clairance intrinsèque hépatique des ClxBPA chez les rats et les humains. Deuxièmement, nous avons développé une méthode analytique pour les métabolites du 3,3’-Cl2BPA par HPLC-MS/MS dans le plasma à l’Université de Poitiers. Nous avons pu valider cette méthode avec des échantillons de rats et d’humain. Les résultats ont montré que chez le rat Sprague-Dawley après administration i.v., le 3,3’-Cl2BPA-glucuronide est largement présent par rapport au 3,3’-Cl2BPA-sulfate. Pour l'humain, seul le 3,3’-Cl2BPA-G-d12 a été quantifié. Finalement, nous avons utilisé des méthodes in vitro (dialyse à l’équilibre) et in silico pour les paramètres physico-chimiques de chaque ClxBPA. Enfin, nous avons construit des modèles PBPK afin de simuler la pharmacocinétique i.v. chez le rat Sprague-Dawley pour chaque dérivé chloré. Deux modèles PBPK ont été développés : un avec le ClBPA, le Cl2BPA et le Cl3BPA versus le Cl4BPA avec un modèle à diffusion limitée. Il a été validé par une expérience in vivo sur 80 rats Sprague-Dawley. Le modèle calibré a prédit les concentrations mesurées des ClxBPA dans le plasma, le cerveau et les muscles après l’administration de 4 et 40 mg/kg pour ClBPA et Cl2BPA; 0,4 et 4 mg/kg pour Cl3BPA et Cl4BPA. Ce projet doctoral a contribué à 1) déterminer les constantes métaboliques (Km, Vmax, Clairance intrinsèque) des ClxBPA, 2) de développer et valider une méthode analytique par HPLC-MS/MS des métabolites du Cl2BPA dans le plasma animal et humain et 3) de valider deux modèles PBPK chez le rat afin de connaitre la distribution plasmatique et tissulaire des ClxBPA. / Chlorinated derivatives of Bisphenol A (ClxBPA) are emerging pollutants with endocrine disrupting effects. During the treatment of drinking water by chlorination, Bisphenol A (BPA) present in the environment can react with chlorine molecules to form chlorinated derivatives (ClBPA, Cl2BPA, Cl3BPA and Cl4BPA) or ClxBPA. They are present in various aquatic environments such as wastewater and drinking water. These emerging pollutants have also been found in humans, in urine, colostrum and placental tissue. In a cross-sectional study, high urinary ClxBPA levels in humans were positively associated with type 2 diabetes. ClxBPA has also been associated with obesity and myocardial infarction. In the literature, there was very limited data on the toxicokinetics of ClxBPA in animals or in humans. This doctoral research aims to assess the risk related to these emerging pollutants by determining the metabolic constants of ClxBPA and then developing an analytical method for 3,3'-Cl2BPA metabolites by HPLC-MS/MS to validate a physiologically based pharmacokinetic (PBPK) model in animals. First, metabolic constants (Km, Vmax, and intrinsic clearance) were determined using in vitro experiments with rat and human hepatocytes. The tests revealed that the metabolic constants of ClxBPA can vary considerably between substances and species. These in vitro experiments showed that chlorination impacted the intrinsic hepatic clearance of ClxBPA in rats and humans. Second, we developed an analytical method for 3,3'-Cl2BPA metabolites by HPLC-MS/MS in plasma at the University of Poitiers. We were able to validate this method with rat and human samples. The results demonstrated that in Sprague-Dawley rats after an i.v. administration, 3,3'-Cl2BPA-glucuronide is largely present compared to 3,3'-Cl2BPA-sulfate. For humans, only 3,3'-Cl2BPA-G-d12 was quantified. Finally, we used in vitro (equilibrium dialysis) and in silico methods for the physicochemical parameters of each ClxBPA. Finally, we constructed PBPK models to simulate the i.v. pharmacokinetics in Sprague-Dawley rats for each chlorinated derivative. Two PBPK models were developed: one with ClBPA, Cl2BPA and Cl3BPA versus Cl4BPA with a diffusion- limited model. It was validated by an in vivo experiment on 80 Sprague-Dawley rats. The calibrated model predicted measured ClxBPA concentrations in plasma, brain, and muscle after administration of 4 and 40 mg/kg for ClBPA and Cl2BPA: 0.4 and 4 mg/kg for Cl3BPA and Cl4BPA. This doctoral project contributed to 1) determine the metabolic constants (Km, Vmax, Intrinsic Clearance) of ClxBPA, 2) develop and validate an analytical method by HPLC-MS/MS of Cl2BPA metabolites in animal and human plasma and 3) validate two PBPK models in rats to understand the plasma and tissue distribution of ClxBPA.